[发明专利]一种基于混合能谱的高效核废料嬗变次临界堆芯

摘要

一种基于混合能谱的高效核废料嬗变次临界堆芯，从其中心向外依次为外中子源区、嬗变区、慢化层区、反射层区和屏蔽层区，通过在嬗变区外围设置慢化层区和反射层区，使快中子得到充分慢化后反射回嬗变区形成混合能谱，利用混合能谱同时嬗变次锕系核素(简称MA)和长寿命裂变产物(简称LLFP)。本发明通过合理的堆芯结构布置形成混合能谱，根据快中子和热中子的分布情况分别设置超铀核素(简称TRU)燃料区和LLFP燃料区，两个燃料区采用相同的燃料组件形式，实现同一个堆芯同一个嬗变区内同时嬗变MA和LLFP，堆芯结构简单，中子利用率高，具备高效嬗变核废料的功能，并且采用液态铅铋合金作为冷却剂将嬗变区产生的裂变能带出堆芯，进行产能。

主权项

一种基于混合能谱的高效核废料嬗变次临界堆芯，其特征在于：所述堆芯从其中心向外依次为外中子源区(1)、嬗变区(2)、慢化层区(3)、反射层区(4)和屏蔽层区(5)；外中子源区(1)使用高能质子撞击靶材发生散裂反应产生的散裂中子作为外源中子；嬗变区(2)使用超铀核素(简称TRU)和长寿命裂变产物(简称LLFP)作为核燃料；外源中子驱动嬗变区(2)中的核燃料发生裂变反应，产生快中子，由嬗变区(2)泄漏出去的快中子经过慢化层区(3)进行一次慢化，到达反射层区(4)后反射回来，再次经过慢化层区(3)进行二次慢化，最后慢化成热中子进入嬗变区(2)，这样由外中子源区(1)提供的散裂中子、裂变反应产生的快中子和慢化并反射回来的热中子在嬗变区(2)中形成一个混合能谱，根据快中子和热中子的分布情况分别设置了TRU燃料区和LLFP燃料区，利用其中的快中子嬗变次锕系核素(简称MA)和热中子LLFP，实现同一个堆芯同一个嬗变区内同时嬗变MA和LLFP的高效嬗变核废料的目的，具备高效嬗变核废料的功能，并且采用液态铅铋合金作为冷却剂将嬗变区产生的裂变能带出堆芯，进行产能。